金属Y和Cr共掺杂W2N薄膜的力学及摩擦学性能研究

采用磁控溅射法,通过改变氩氮比率,在Si(100)衬底上成功制备了W₂N薄膜,当氩氮比率为20:6时薄膜的结晶性最好.为了改善W₂N薄膜的力学和摩擦学性能,采用射频和直流磁控共溅射方法分别在Si(100)和A304不锈钢衬底上制备了软质金属Y和硬质金属Cr共掺杂的W₂N(Y-Cr:W₂N)薄膜.在掺杂功率20～50 W范围内,当掺杂功率为30 W时,薄膜具有最大硬度,为23.71 GPa,此时样品的弹性模量为256.34 GPa; 当掺杂功率为20 W时,薄膜的平均磨擦系数最小,为0.37.这表明,金属Y和Cr的掺入使W₂N薄膜的力学和摩擦学性能有了很大的改善.     

反应磁控共溅射制备Ti掺杂的Cu_3N薄膜的特性研究

为了研究钛掺杂对Cu_3N薄膜特性的影响,利用射频和直流反应共溅射方法,在硅(100)和ITO玻璃衬底上,成功制备了不同Ti掺杂量的Cu_3N薄膜(Ti-Cu_3N薄膜).通过X射线衍射(XRD)发现,Ti-Cu_3N薄膜的结晶度均低于未掺杂的Cu_3N薄膜,但是随着Ti掺杂量的增加,结晶度增强.Ti-Cu_3N薄膜的晶格常数随着Ti掺杂量的增加先增后减,但均接近于Cu_3N的理论值.扫描电子显微镜(SEM)图片显示,随着Ti掺杂量的增加,薄膜表面变得粗糙,晶粒大小变得均匀.薄膜的微观硬度在Ti掺杂量为1.86at%时达到5.04GPa,而未掺杂的为4.19GPa.随着Ti掺杂量的增加,薄膜电阻率逐渐从未掺杂的5.73kΩ·cm下降到Ti掺杂量为1.86at%时的1.21kΩ·cm.Ti的掺杂使薄膜的平均反射率变大,但过量的Ti会导致透过率下降.随着Ti掺杂量的增加,薄膜的带隙先增大后减小,Ti掺杂量为1.60at%时获得1.39eV的最大带隙值.     

金属Y掺杂Mo -N薄膜的机械性能和摩擦学性质研究

利用射频磁控和直流磁控共溅射的方法制备了金属Y掺杂的 Mo -N 薄膜.对制备的薄膜样品进行元素组成、微观结构、表面形貌、摩擦学性质分析显示:薄膜的择优取向由未掺杂时的γ -Mo₂N(111)改变为Y掺杂后的γ -Mo₂N(200).与未掺杂的 Mo -N 薄膜相比较,所制备的MoYN薄膜的硬度明显降低,但耐磨性和平均摩擦系数均有所改善.其中Y掺杂含量为9.44at%时,薄膜的耐磨性为最佳,平均摩擦系数为最小(0.283),硬度为(24.13±3.15)GPa.     

珠光体型FeCoNiTi高熵合金的微结构与耐磨性能

以Fe₄₉Co₂₅Ni₂₀Ti₆中熵合金为研究对象,通过共析转变,获得层片状共析组织,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜及摩擦磨损试验研究了珠光体组织的形成、特征及耐磨性能。结果表明,中熵合金在550℃发生共析转变,形成由体心立方(BCC)和Ni₃Ti构成的层片状共析组织,层片间距在80～100 nm;冷轧形变量与珠光体组织的形成呈正相关,经过85%轧制后,样品很短时间内达到峰时效,而且可以显著提升合金的维氏硬度,峰时效维氏硬度(HV)为(813±24)。摩擦磨损试验结果表明,85-CR和85-CR-550样品的磨损率分别为1.07×10^-4 mm³/(N·m)和2.4×10^-5 mm³/(N·m),85-CR-550样品的耐磨性能要高于85-CR,这主要得益于珠光体组织的产生。     

植酸掺杂聚苯胺/碳纳米管复合热电薄膜的制备与表征

以单壁碳纳米管(SWCNTs)为基体,掺入适量的植酸、苯胺与过硫酸铵,通过原位溶液聚合制得植酸掺杂聚苯胺/酸化单壁碳纳米管(PA/PANI/SWCNTs)热电复合薄膜。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、X-射线衍射、X-光电子能谱、热重分析和热电仪器表征了复合薄膜的结构与性能。结果表明：植酸掺杂聚苯胺为珊瑚状形貌,掺入适量的植酸掺杂聚苯胺和适当的提升温度有助于提升单壁碳纳米管基热电薄膜的功率因子。当植酸掺杂聚苯胺与酸化单壁碳纳米管的质量比为2∶10,温度为125℃时,PA/PANI/SWCNTs的功率因子最高,为(95.9±1.5)μW/(m·K²),对应的Seebeck系数和电导率分别为(44.5±0.5)μV/K和(48.4±0.3)kS/m。     

磁控溅射TiCN薄膜对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与性能的影响

基于正交试验设计，在铝合金表面磁控溅射沉积TiCN薄膜，采用盐雾腐蚀、电化学腐蚀、硬度测试等探究磁控溅射工艺参数（钛靶功率、碳靶功率、氮氩比）对Al-Cu-Mg-Ag合金硬度与抗腐蚀性能的影响规律，并结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等对其机理进行探讨。结果表明：磁控溅射工艺参数对合金的膜层硬度、盐雾最大腐蚀深度、腐蚀电流密度、膜基结合力的影响顺序分别为：氮氩比>C靶功率>Ti靶功率；C靶功率>氮氩比>Ti靶功率；C靶功率>氮氩比>Ti靶功率；Ti靶功率>C靶功率=氮氩比。C靶功率200 W、Ti靶功率100 W、氮氩比为1：40时，可以获得耐蚀性、硬度和膜基结合力综合性能优良的TiCN膜层。     

掺杂与热处理对VO_2膜的微观结构及可见光透过率的影响

采用溶胶凝胶法制备了钨掺杂和不掺杂的二氧化钒薄膜,研究了不同退火温度、退火时间对薄膜微观结构的影响,以及不同掺杂量的钨离子对薄膜可见光透过率的影响。XRD结果表明:薄膜样品为VO_2(M)相结构;SEM结果分析表明:薄膜晶粒尺寸大小和间距随退火温度的升高、退火时间的增加而变大;UV-vis测试结果表明:与未掺杂氧化钒薄膜相比,W离子掺杂有利于提高VO_2薄膜可见光的透过率,在400nm处透过率从47%增加到67%,在VO_2薄膜表面涂覆SiO_2膜,该涂层可以提高可见光的透过率(在600 nm附近提高3%)。     

低氮掺杂对含氢类金刚石结构和力学性能的影响

为探讨低氮掺杂对含氢类金刚石组织结构和力学性能的影响.采用非平衡磁控溅射和等离子增强化学气相沉积(PECVD)复合技术,在316不锈钢和硅片上制备碳化钨过渡层和不同掺氮量的含氢类金刚石薄膜(a-C:H(N)).通过拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜组织结构进行表征,薄膜的硬度和残余应力采用微纳米力学综合测量系统和薄膜应力测量仪进行表征.结果表明随着氮掺杂,薄膜形成碳氮键(CN)且其主要以C=N键形式存在,C=N/CN的比值随着薄膜氮含量增加逐渐下降.同时当掺氮量从0增至0.12 at%时,薄膜I_D/I_G比值迅速下降,sp~2C=C/sp~3C-C比值由0.65降至0.563,而薄膜硬度基本不变,约为20.4 GPa,残余应力则由3.35 Gpa降至1.31 GPa;随着掺氮量进一步增加,sp~2C=C/sp~3C-C比值增加,薄膜硬度迅速下降,残余应力则缓慢降低.可知氮的掺杂对DLC薄膜结构的影响有临界值0.12 at%,当掺氮量低于该值时,氮掺杂促进sp~3杂化的形成,薄膜具有较高的sp~3杂化含量.而随着薄膜含氮量进一步增加,sp~3杂化含量下降.同时当低氮掺杂时,可获得具有较高硬度以及较低残余应力的薄膜.     

VPO-Ce/TiO2催化剂低温脱硝性能研究

针对低温烟气脱硝过程中SO₂和水蒸气严重影响催化剂的活性的问题，制备了Ce掺杂的Ti基磷酸氧钒催化剂(VPO-Ce/Ti O₂)，并对其在低温下脱硝性能进行了研究。实验结果表明：Ce掺杂使VPO/Ti O₂催化剂的比表面积由6.8 m²/g提高到10.7 m²/g，催化剂中V⁵⁺和V⁴⁺的H₂-TPR还原峰分别由原来的578℃和616℃偏移到538℃和601℃；同时，VPO-Ce/Ti O₂的脱硝率在250℃时可达到96.8%。与未掺杂Ce的催化剂相比，最佳活性对应的温度点向低温方向偏移了50℃，并且具有同时抗硫抗水性能。     

磁控溅射CdTe薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射方法在玻璃和Si(111)衬底上制备了碲化镉(CdTe)薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学性能的影响.X射线衍射分析表明,所有样品均沿(111)面择优取向; 平均晶粒尺寸随溅射功率的增加而增加,即从73.0 nm(70 W)增加到123.6 nm(110 W).紫外 - 可见 - 近红外光谱分析表明, CdTe薄膜在可见光范围内具有较高的吸光度; 薄膜的带隙随着溅射功率的增加而减小,最小值为1.38 eV.CdTe薄膜的导电性随溅射功率的增加而明显增强,当溅射功率为110 W时电阻率仅为21.5 Ω?cm.该研究结果可为制备高导电性和高吸收率的半导体薄膜提供参考.     

短流程等温淬火初始温度对组织及性能的影响

为了研究短流程等温淬火的初始温度对铸件组织和性能的影响,采用消失模铸造工艺制备铸件.当铸件分别冷却到1 173和1 223 K初始温度时,放入50%KNO₃+50%NaNO₂淬火介质进行等温处理,然后空冷至室温.结果表明,铸件中出现了珠光体,ADI-1223和ADI-1173的硬度分别为381和366 HV.当载荷为10 N时,ADI-1223的摩擦系数为0.289,磨损体积为71.3×10^-5 mm³;ADI-1173的摩擦系数为0.273,磨损体积为83.7×10^-5 mm³.当载荷为12 N时,ADI-1223的摩擦系数为0.242,磨损体积为114.1×10^-5 mm³;ADI-1173的摩擦系数为0.213,磨损体积为136.5×10^-5 mm³.因此,ADI-1223的硬度高于ADI-1173,摩擦系数大于ADI-1173,磨损量小于ADI-1173.     

CdO - ZnO复合薄膜的光电学特性研究

采用磁控溅射技术制备了不同原子百分比的CdO - ZnO复合薄膜,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见近红外分光光度计、四探针电阻测试仪研究了薄膜的结构和光电学特性.研究表明:适量增加CdO掺杂量可提高薄膜在近红外区域的透射率; CdO - ZnO复合薄膜的光学带隙和电阻率随CdO含量的增加而减小,且当CdO和ZnO的原子百分比为4:1时薄膜的带隙和电阻率分别为2.09 eV和10.79×10^-3 Ω·cm.该研究结果可为制备高导电性和高透过率的薄膜提供参考.     

一种低功耗高共模抑制比运算放大器设计

为了解决传统伪差分跨导运算放大器共模抑制比较差的问题,提出了一种新型低功耗伪差分CMOS运算跨导放大器.通过共模前馈技术消除了电路输出节点处的输入共模信号,以便以最小的面积成本、功耗和寄生分量来提高共模抑制比(CMRR),并采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺对该OTA进行模拟仿真.仿真结果表明,在2 pF电容负载下,该OTA的直流增益为46.4 dB,增益带宽为14.5 MHz,相位裕度为85°.该OTA的CMRR高达110.1 dB,且在1.2 V单电源电压下,其功耗仅为28.6 μW,面积仅为33×10^-5 mm².     

Mechanical properties of Mn-doped ZnO nanowires studied by first-principles calculations

First-principles calculations were performed to investigate the mechanical properties of ZnO nanowires and to study the doping and size effects.A series of strains were applied to ZnO nanowires in the axial direction and the elastic moduli of ZnO nanowires were obtained from the energy versus strain curves.Pure and Mn-doped ZnO nanowires with three different diameters (1.14,1.43,and 1.74 nm) were studied.It is found that the elastic moduli of the ZnO nanowires are 146.5,146.6,and 143.9 GPa,respectively,which are slightly larger than that of the bulk (140.1 GPa),and they increase as the diameter decreases.The elastic moduli of the Mn-doped ZnO nanowires are 137.6,141.8,and 141.0 GPa,which are slightly lower than those of the undoped ones by 6.1％,3.3％,and 2.0％,respectively.The mechanisms of doping and size effect were discussed in terms of chemical bonding and geometry considerations.     

佳木斯地块中部晚三叠世埃达克岩年代学、地球化学特征及其地质意义

大八浪岩体位于佳木斯地块中部的桦南隆起区,岩性为中细粒黑云母花岗闪长岩,其侵入到晚二叠世白云母二长花岗岩中。岩石 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(234±1)Ma,属于晚三叠世早期。大八浪岩体具有较高的SiO₂含量(质量分数,下同)(62.04%～64.30%)、Al₂O₃含量(15.68%～16.95%)、Sr/Y值(23.38～36.15)、(La/Yb)_N值(18.57～33.04),较低的MgO含量(0.91%～1.20%)和中等Mg^#值(34.03～37.27),以及低Yb含量((1.18～1.52)×10^-6,平均值为1.30×10^-6)、Y含量((15.43～20.50)×10^-6,平均值为16.94×10^-6),同时Na₂O/K₂O值为0.77～1.06,平均值为0.94,显示与C型埃达克岩相似的地球化学特征。结合佳木斯地块东缘二叠世处在活动大陆边缘弧环境以及佳木斯地块晚三叠世周缘增生杂岩的分布特点,认为大八浪岩体可能是晚三叠世在古太平洋板块向佳木斯地块下部俯冲,造成佳木斯地块不断缩短加厚,其下地壳发生部分熔融的产物。     

Excellent tribological behavior of hexadecylphosphonic acid films formed on titanium alloy

Titanium alloy(Ti6Al4V)surfaces are generally modified to achieve some specific surface properties to satisfy requirements of clinical medicine.In our work,hexadecylphosphonic acid(HDPA)films were successfully formed on Ti6Al4V and subsequently confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)and atomic force microscopy(AFM)measurements.The tribological properties of the HDPA-modified Ti6Al4V were investigated using a ball-on-disk tribometer with a linear reciprocating movement.Experimental results indicate that the HDPA-modified Ti6Al4V can maintain a low friction coefficient(approximately 0.06)for 4 h when sliding against polytetrafluoroethylene(PTFE)balls under a load of 0.8 N in comparison to bare Ti6Al4V(approximately 0.2);the friction coefficient of the HDPA-modified Ti6Al4V shows a 70%decline.In addition,the wear rate of PTFE balls sliding against bare Ti6Al4V was almost twenty times that of PTFE balls sliding against the HDPA-modified Ti6Al4V.Moreover,results of tribological experiments for different speeds(from 3 to 24 mm/s)and loads(from 0.8 to 3.2 N)proved that the HDPA-modified Ti6Al4V was not sensitive to both velocity and load.The friction coefficients were still low and stable even under a high load of 3.2 N or at a high speed of 24 mm/s.This indicates that this soft modification is an optional method of improving tribological properties of Ti6Al4V.